[发明专利]用于控制激励的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制同步发电机中的激励的方法和设备。

背景技术

同步发电机通过将由转子产生的磁场相对于定子中的绕组进行旋 转以便在定子绕组中产生AC输出而工作。通过使DC电流通过转子中 的绕组，可以产生转子的磁场。这个DC电流可以由安装在发电机的轴 上的激励器产生。可以提供自动电压调整器(AVR)来控制激励器，由 此控制被供应到转子绕组的电流。

同步发电机通常具有最大额定负载，其是发电机在稳态条件下可以 供应的最大负载。另外，特定的应用可能要求发电机具有短路维护和/ 或增强的过载能力。要求这一点的应用包括(除其他以外)航海应用、 移动灯塔和军用原动力发电机组。

传统上，已经通过使用嵌入在主机的定子中的辅助绕组或者与电枢 绕组成直线地连接的组合变压器来满足这样的要求。所述辅助绕组方法 的缺点是它不能在使用中或者在制造后被安装(up-fit)。因此，绕组本 身必须被嵌入在所有的机器中，导致较高的活性材料成本。而组合变压 器可以被安装，以满足组合变压器的许多变化形式所要求的许多框架尺 寸和/或磁芯尺寸的要求，因此增加了在分发中心的库存要求。而且，需 要发电机降低额定值，从而再一次影响了活性材料和成本。

可选地，可以使用永久磁铁发电机(PMG)来激励发电机并提供用 于满足短路维护和过载支持要求的单独装置。这样的PMG在稳态条件 下将作为受保护的激励功率源(source of excitation power)。即使PMG 可以避免与辅助绕组或者组合变压器相关联的问题中的一些，也需要对 于在没有过载能力的机器上使用的AVR的替代AVR。

已经估计，在低功率范围(＜50kVA)中，应用的仅仅大约5-10％ 实际上需要增强的过载性能。因此，经常有必要提供没有增强的过载性 能的复杂性和所附加的费用的基础机器。尽管如此，仍然期望能够升级 基础机器以提供短路和过载性能，同时将基础机器的成本保持为最小。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于同步发电机的激励控制电 路，所述同步发电机包括主机和用于激励主机的激励器，所述激励控制 电路包括：

自动电压调整器，用于控制从所述主机向所述激励器的功率流；以 及

激励增强系统，用于选择性地从第二电功率源向所述激励器供应功 率。

通过提供用于选择性地从第二电功率源向所述激励器施加功率的 激励增强系统，本发明可以使得例如当发电机过载时能够提供另外的激 励。本发明也可以提供下述优点：通过增加激励增强系统以提供增强的 过载性能来容易地升级同步发电机。

所述激励增强系统可以被布置为在过载期间从第二电功率源向所 述激励器供应功率以补充或者替代由主机供应的功率。这可以增强发电 机的过载性能。

优选的是，所述自动电压调整器被布置为在稳态运行期间控制来自 主机的功率流。以这种方式，可以在发电机不在过载状态下时实现通常 的发电机控制。优选的是，所述系统被布置为当所述发电机过载或者接 近过载时，从所述第二电功率源向所述激励器供应功率。以这种方式， 当所述发电机在过载状态下时，可以提供另外的激励功率，这可以增强 所述发电机的过载性能。例如，所述激励增强系统可以被布置为随着过 载期间所述发电机上的负载的增大，从所述第二电功率源向所述激励器 提供增大的功率量。可选地，可以适当地接通或者关断来自第二源的功 率。

所述激励增强系统可以被布置为从自动电压调整器接收用于指示 所述发电机的负载状况的控制信号，并且根据所述控制信号来控制从所 述第二电功率源向所述激励器的功率供应。以这种方式，可以控制所述 系统以使得当需要时，例如当所述发电机处于过载状态下时，功率仅仅 从所述第二电功率源向所述激励器供应。而且，这种布置可以允许控制 从所述第二电功率源向所述激励器供应的功率量，以使得例如当所述发 电机具有更重的负载或者在短路状态下时，从所述第二源供应更多的功 率。这可以改善所述发电机的过载性能。